JP4657154B2 - 電磁誘導型検査方法及び電磁誘導型検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査すべき物品が磁界を通過することによる磁束の変化を検出し、その検出結果に基づいて物品の良否を検査する電磁誘導型検査方法及び電磁誘導型検査装置に関する。

交流磁界中に物品を置くか通過させるかした場合、交流磁界中の物品によって磁束に変化が生じ、その交流磁界中に置かれたコイルに誘導される起電圧（誘導電圧）の値が変化する。このような現象を利用した電磁誘導式の物品検査装置（電磁誘導型検査装置）が数多く提案されている（特許文献１〜５参照）。電磁誘導型検査装置では、コイルでの誘導電圧を表す検出信号に基づいて、物品の検査を行うことによって、物品の形状または材質の異常、物品に混入した金属、物品表面の傷などを検知している。

図５は、このような電磁誘導型検査装置２１の基本構成を示すブロック図である。励磁コイル２２ａは、励磁回路部２３によって所定の周波数（励磁周波数）の高周波電圧を印加されて磁界を発生させる。検出コイル２２ｂは、検査すべき物品（以下、ワークという）が励磁コイル２２ａによって発生した磁界を通過することによる磁束の変化に応じた誘導電圧を生じ、検出部２４は、検出コイル２２ｂに生じた誘導電圧に対応するアナログ信号（検出信号）を出力する。

位相検波部２５は、検出部２４が出力した検出信号を用い、励磁回路部２３の交流電圧に対応するアナログ信号（交流電圧信号）に同期して位相検波を行い、位相検波後の信号を検査部２６ヘ出力する。検査部２６は、位相検波部２５からの出力信号に基づいてワークの検査を行う。

例えば、検出コイル２２ｂを励磁コイル２２ａの内側に配置して、検出コイル２２ｂと励磁コイル２２ａとを同軸的に一体化した構成をなす磁気センサを用いる場合には、励磁コイル２２ａによる励起磁束の全てに検出コイル２２ｂが鎖交するので、極めて高い効率で検出コイル２２ｂに相互インダクタンスが起こり、大きな誘導電圧が発生する。そして、複数のワークを順次検査する際には、検査対象の各ワークを一つずつ検出コイル２２ｂの内側を通過させ、通過中の位相検波部２５からの出力信号のピーク値またはボトム値に応じて、検査部２６にてワークの良否を検査する。
特許第３１４０１０５号公報 特開平６−２０１６５３号公報 特開昭６０−７８３７８号公報 特開昭５９−１３８９４６号公報 特許第３６２５９１１号公報

このような構成の電磁誘導型検査装置２１にあっては、周囲の温度変化などによって、励磁回路部２３における出力特性の変動、検出部２４における検出特性の変動が起こり、検査部２６での検査結果も変動して正確な結果が得られなくなり、ワークの良否の誤判定が生じるという問題がある。

特許文献５に開示された磁性金属検出器では、複数個のコイル間の差分信号により、温度変化などによる通過物品の位置の誤検出を防止している。しかしながら、複数のコイルを使用するため、構成が複雑となってコスト高になるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡単で低コストの構成であっても、周囲の温度変化などによる励磁出力特性の変動、検出特性の変動の影響を少なくして、物品の正確な良否検査を行える電磁誘導型検査方法及び電磁誘導型検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電磁誘導型検査方法は、励磁コイルへの交流電圧の印加によって磁界を生成し、生成した磁界中を間欠的に送られる被検査物品が通過することによる磁束の変化を検出コイルで検出し、得られる検出結果に応じて前記被検査物品の良否を検査する電磁誘導型検査方法において、前記被検査物品の搬送路近傍で前記励磁コイル及び検出コイルに対して搬送方向上流及び下流に設置された前記被検査物品の通過を検知する検知器により、１つの被検査物品が通過するタイミングを検知し、検知した被検査物品通過時間間隔内で検出した前記磁束の変化を示す検出信号の最大値と最小値との差を求め、求めた差と所定基準との比較結果に基づいて前記被検査物品の良否を検査することを特徴とする。

本発明に係る電磁誘導型検査装置は、励磁コイルへの交流電圧の印加によって磁界を生成し、生成した磁界中を間欠的に送られる被検査物品が通過することによる磁束の変化を検出コイルで検出し、得られる検出結果に応じて前記被検査物品の良否を検査する電磁誘導型検査装置において、前記被検査物品の搬送路近傍で前記励磁コイル及び検出コイルに対して搬送方向上流及び下流に設置され、１つの被検査物品が通過するタイミングを検知する検知手段と、該検知手段が検知した被検査物品通過時間間隔内で前記検出コイルにて検出した前記磁束の変化を示す検出信号の最大値と最小値との差を求める差検出手段と、求めた差と所定基準との比較結果に基づいて前記被検査物品の良否を検査する検査手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、検査対象の物品が励磁コイル／検出コイルを通過するタイミングを検知し、その検知した被検査物品通過時間間隔内での検出コイルの誘導電圧を表す検出信号の最大値と最小値との差を求め、求めた差を所定基準と比較することによって物品の良否を検査する。検出信号の最大値は、励磁コイル／検出コイルの中央位置を物品が通過するタイミングに該当し、検出信号の最小値は、物品が励磁コイル／検出コイルを通過し終えたタイミングに該当する。

周囲の温度変化に応じて励磁出力特性、検出特性は変動するが、物品が中央位置を通過するタイミングと、物品が通過し終えたタイミングとで同じ変動を受けるため、それぞれの検出信号の差を求めることにより、これらの変動は相殺される。したがって、検出信号の最大値と最小値との差に基づいて物品の良否を検査することにより、これらの変動の影響を少なくできる。この結果、周囲の温度が変化しても物品の正確な良否検査結果が得られる。

また、１組の励磁コイル／検出コイルにて温度変化の影響を防げるため、小型で低コストな構成により実現可能である。
本発明に係る電磁誘導型検査装置は、前記差検出手段は、前記検出信号のｓｉｎ成分の最大値Ａsin 及びｃｏｓ成分の最大値Ａcos とｓｉｎ成分の最小値Ｂsin 及びｃｏｓ成分の最小値Ｂcos との差であるｘ＝Ａsin −Ｂsin ，ｙ＝Ａcos −Ｂcos を演算し、前記検査手段は、演算した（ｘ，ｙ）が所定の楕円領域内に入るか否かに基づいて前記被検査物品の良否を検査するように構成したことを特徴とする。

本発明では、１つの被検査物品が交流磁界中を通過するタイミングを検知し、検知した被検査物品通過時間間隔内で検出した磁束の変化を示す検出信号の最大値と最小値との差を求め、求めた差と所定基準との比較結果に基づいて被検査物品の良否を検査するようにしたので、小型で低コストな構成であっても、周囲の温度変化の影響を低減することができ、温度環境にかかわらず常に正確な良否結果を得ることが可能となるとともに、被検査物品の搬送路近傍で励磁コイル及び検出コイルに対して搬送方向上流及び下流に設置された検知器（検知手段）にて、被検査物品が通過するタイミングを検知するようにしたので、被検査物品通過時間内に２個以上の被検査物品が励磁コイル及び検出コイル内に存在しているか否かを確認できるため、検査の信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明による電磁誘導型検査装置１の一例を示す構成図である。図１において、１０は検査対象の物品（被検査ワークＷ）が矢符方向（図１の上下方向）に間欠的に搬送される搬送路であり、搬送路１０の周囲に電磁誘導型検査装置１が設けられている。電磁誘導型検査装置１は、磁気センサ２と、励磁回路部３と、検出部４と、位相検波部５と、検査部６と、表示部７と、第１通過検知器８と、第２通過検知器９とを備えている。

磁気センサ２は、交流磁界を生じる励磁コイル２ａと、磁束の変化に応じた誘導電圧を生じる検出コイル２ｂとを含み、励磁コイル２ａ及び検出コイル２ｂは、各コイル２ａ，２ｂの軸方向を搬送路１０の長手方向（搬送方向）にして、その長手方向の略同じ位置に、励磁コイル２ａを外側、検出コイル２ｂを内側にして搬送路１０を取り囲む態様で同心円状に配置されている。

励磁コイル２ａは、励磁回路部３によって高周波電圧を印加され、交流磁界を生じる。被検査ワークＷは、検出コイル２ｂの内側を通過することによって励磁コイル２ａが発生した交流磁界中を通過する。検出コイル２ｂは、励磁コイル２ａが発生した交流磁界中を被検査ワークＷが通過することによる磁束の変化に応じた誘導電圧を生じる。生じた誘導電圧は、検出部４に入力される。

励磁回路部３は、励磁周波数の高周波電圧を励磁コイル２ａに印加して交流磁界を発生させ、また、励磁コイル２ａに印加される高周波電圧に対応するアナログ信号を交流電圧信号として位相検波部５へ出力する。検出部４は、検出コイル２ｂから入力された誘導電圧に対応する信号を検出信号として位相検波部５へ出力する。

励磁回路部３から交流電圧信号を、検出部４から検出信号を、夫々入力された位相検波部５は、検出信号から交流電圧信号の周波数成分のみを抽出し、抽出した信号を検査部６ヘ出力する。

被検査ワークＷの通過を検知する第１通過検知器８は、搬送路１０の近傍で磁気センサ２に対して搬送方向下流側に設けられている。また、被検査ワークＷの通過を検知する第２通過検知器９は、搬送路１０の近傍で磁気センサ２に対して搬送方向上流側に設けられている。これらの第１通過検知器８及び第２通過検知器９はそれぞれ、被検査ワークＷの通過の有無（タイミング）を表す検知信号を検査部６ヘ出力する。

図２（ａ）は、第１通過検知器８の検知信号を示す図であり、被検査ワークＷの通過を検知したタイミングでレベルが高くなる。また、図２（ｂ）は、位相検波部５から検査部６ヘの出力信号を示す図であり、図２（ａ）と同期を取って表している。被検査ワークＷは間欠的に搬送路１０を搬送されるため、図２（ａ）において隣り合う高レベル間は、１つの被検査ワークＷが通過する時間（ワーク通過時間）を表すことになる。このワーク通過時間内にあって、位相検波部５の出力信号は、図２（ｂ）に示すように、最初低レベルであるが、被検査ワークＷが磁気センサ２を通過する際、単調増加した後に単調減少するレベル変化を呈し、その後最初の低レベルに戻る。

検査部６は、１つの被検査ワークＷに対応したワーク通過時間内での図２（ｂ）に示すような出力信号（検出信号）における最大値（最大レベル）Ａと最小値（最小レベル）Ｂとを求め、求めた最大値Ａと最小値Ｂとの差を算出する。そして、検査部６は、算出した差と、内部のメモリ６ａに予め格納されている所定基準（所定領域または所定閾値）とを比較し、その比較結果に基づいて、被検査ワークＷの良否を検査する。

被検査ワークＷに関する良否の検査結果は、検査部６から表示部７ヘ出力され、表示部７は、その検査結果を液晶画面などに表示する。

次に、このような構成をなす電磁誘導型検査装置１の動作について説明する。図３は、本発明による電磁誘導型検査方法の手順（検査部６の動作手順）を示すフローチャートである。なお、検査部６のメモリ６ａには、被検査ワークＷの良否を判定するための所定基準となる図４に示すような所定の楕円領域（ｘ，ｙ）の情報が予め格納されている。

励磁回路部３により、励磁コイル２ａヘ高周波電圧を印加して、交流磁界を生じさせる。そして、複数の被検査ワークＷを搬送路１０に沿って矢符方向に１個ずつ間欠的に搬送させる。搬送された各被検査ワークＷは、検出コイル２ｂの内側を通過することによって励磁コイル２ａが発生した交流磁界中を通過する。検出コイル２ｂには、励磁コイル２ａが発生した交流磁界中を被検査ワークＷが通過することによる磁束の変化に応じた誘導電圧が生じる。

生じた誘導電圧は検出部４に入力され、その誘導電圧に対応した検出信号が検出部４から位相検波部５へ出力される。位相検波部５において、励磁回路部３からの交流電圧信号に応じて、励磁電流（交流電圧信号）の周波数成分のみが、入力された検出信号から抽出され、抽出された信号は検査部６ヘ出力される。

一方、被検査ワークＷの通過の有無（タイミング）を表す検知信号が、第１通過検知器８及び第２通過検知器９それぞれから検査部６ヘ出力される。検査部６は、第１通過検知器８の検知信号に基づいて各被検査ワークＷについてワーク通過時間を知ることができる。そして、検査部６は、このワーク通過時間内における位相検波部５からの出力信号に基づいて、各被検査ワークＷの良否を判定する。

この各被検査ワークＷの良否の判定処理について、図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。

検査部６は、第１通過検知器８から、被検査ワークＷの通過を示す信号（図２（ａ）における高レベル）を入力したか否かを判断する（ステップＳ１）。入力していない場合（Ｓ１：ＮＯ）、検査部６は、位相検波部５からの出力信号における最大値（具体的にはｓｉｎ成分の最大値Ａsin 及びｃｏｓ成分の最大値Ａcos ）と最小値（具体的にはｓｉｎ成分の最小値Ｂsin 及びｃｏｓ成分の最小値Ｂcos ）とを検出して（ステップＳ２）、動作がＳ１に戻る。被検査ワークＷの通過を示す信号（図２（ａ）における高レベル）を入力した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、検査部６は、検出した最大値と最小値とを確定する（ステップＳ３）。このようにして検査部６は、各被検査ワークＷに関してワーク通過時間内での位相検波部５からの出力信号（検出信号）の最大値と最小値とを得ることができる。この際、第１通過検知器８での検知信号が、最大値及び最小値の確定タイミングの決定に寄与する。

次に、検査部６は、最大値と最小値との差、具体的にはｘ＝Ａsin −Ｂsin ，ｙ＝Ａcos −Ｂcos を演算する（ステップＳ４）。そして、検査部６は、演算した（ｘ，ｙ）がメモリ６ａに格納されている所定の楕円領域Ｒ（図４参照）内に入るか否かを判断する（ステップＳ５）。

所定の楕円領域内に入る場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、検査部６は、この被検査ワークＷが良品であると判定してその判定結果を表示部７へ出力する（ステップＳ６）。一方、所定の楕円領域内に入らない場合（Ｓ５：ＮＯ）、検査部６は、この被検査ワークＷが不良品であると判定してその判定結果を表示部７へ出力する（ステップＳ７）。

検査部６は、取り込んだ最大値及び最小値をクリアして（ステップＳ８）、動作がリターンとなり、次の被検査ワークＷについて同様の動作手順が実行される。

周囲の温度変化に伴い、励磁回路部３の出力電圧、検出コイル２ｂの抵抗などが変動して、位相検波部５からの出力信号（検出信号）も変動することになるが、この変動は、被検査ワークＷが磁気センサ２を通過するときと被検査ワークＷが磁気センサ２内に存在しないときとで同じである。したがって、上述したように、ワーク通過時間内での位相検波部５からの出力信号（検出信号）の最大値と最小値との差を求めることにより、このような温度変化に伴う変動の影響を小さくすることができる。そして、この差に基づいて、被検査ワークＷの良否を判定するようにしたので、温度変化の影響を受けずに正確な良否の判定結果を得ることができ、温度環境に依存しないで各被検査ワークＷを常に正しく検査することが可能となる。また、このような温度変化の影響の防止を１個の磁気センサ２にて実現できるため、構造の大型化、コストの上昇を招くことがない。

ところで、第２通過検知器９での検知信号は、第１通過検知器８での検知信号と組み合わされて、ワーク通過時間内に２個以上の被検査ワークＷが磁気センサ２内に存在していないかを確認するために必要なものであり、検査の信頼性の向上を図ることができる。

上述した例では、所定基準として、２次元の所定領域を用いる場合について説明したが、最大値及び最小値の差を所定閾値と比較し、その比較結果に基づいて被検査ワークＷの良否を検査するようにしても良い。

前回までの最小値の検出結果と今回検出した最小値との移動平均を求めていくようにすれば、ノイズなどの突発的な影響を避けることができる。また、前回までの最小値の移動平均と今回検出した最小値とを比較して、両者に所定以上の差がある場合には、ノイズなどによる検出値異常であると判断するようにすれば、誤検出を防止することができる。

本発明による電磁誘導型検査装置の一例を示す構成図である。 第１通過検知器の検知信号及び位相検波部の出力信号を示す図である。 本発明による電磁誘導型検査方法の手順（検査部の動作手順）を示すフローチャートである。 被検査ワークＷの良否を判定するための所定領域（所定基準）の一例を示す図である。 電磁誘導型検査装置の基本構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電磁誘導型検査装置
２ 磁気センサ
２ａ 励磁コイル
２ｂ 検出コイル
３ 励磁回路部
4 検出部
５ 位相検波部
６ 検査部
７ 表示部
８ 第１通過検知器
９ 第２通過検知器
１０ 搬送路
Ｗ 被検査ワーク

Claims (3)

1. 励磁コイルへの交流電圧の印加によって磁界を生成し、生成した磁界中を間欠的に送られる被検査物品が通過することによる磁束の変化を検出コイルで検出し、得られる検出結果に応じて前記被検査物品の良否を検査する電磁誘導型検査方法において、
   前記被検査物品の搬送路近傍で前記励磁コイル及び検出コイルに対して搬送方向上流及び下流に設置された前記被検査物品の通過を検知する検知器により、１つの被検査物品が通過するタイミングを検知し、検知した被検査物品通過時間間隔内で検出した前記磁束の変化を示す検出信号の最大値と最小値との差を求め、求めた差と所定基準との比較結果に基づいて前記被検査物品の良否を検査することを特徴とする電磁誘導型検査方法。
2. 励磁コイルへの交流電圧の印加によって磁界を生成し、生成した磁界中を間欠的に送られる被検査物品が通過することによる磁束の変化を検出コイルで検出し、得られる検出結果に応じて前記被検査物品の良否を検査する電磁誘導型検査装置において、
   前記被検査物品の搬送路近傍で前記励磁コイル及び検出コイルに対して搬送方向上流及び下流に設置され、１つの被検査物品が通過するタイミングを検知する検知手段と、
   該検知手段が検知した被検査物品通過時間間隔内で前記検出コイルにて検出した前記磁束の変化を示す検出信号の最大値と最小値との差を求める差検出手段と、
   求めた差と所定基準との比較結果に基づいて前記被検査物品の良否を検査する検査手段と
   を備えることを特徴とする電磁誘導型検査装置。
3. 前記差検出手段は、前記検出信号のｓｉｎ成分の最大値Ａsin 及びｃｏｓ成分の最大値Ａcos とｓｉｎ成分の最小値Ｂsin 及びｃｏｓ成分の最小値Ｂcos との差であるｘ＝Ａsin −Ｂsin ，ｙ＝Ａcos −Ｂcos を演算し、前記検査手段は、演算した（ｘ，ｙ）が所定の楕円領域内に入るか否かに基づいて前記被検査物品の良否を検査するように構成したことを特徴とする請求項２記載の電磁誘導型検査装置。

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